【技術實現步驟摘要】
本申請實施例涉及電極材料制備，特別是涉及一種碳基復合負極材料及其制備方法。
技術介紹
1、鋰離子電池因其具有能量密度高、循環性能好等優點，在新能源等領域已經得到了廣泛的應用。石墨負極材料具有比容量高、環境友好等特性，現已成為市面上最常用的負極材料之一，但是石墨的石墨化結晶度高、具有高取向的石墨層狀結構，限制了鋰離子在石墨負極片層間的脫嵌和傳輸速度，進而影響了其快充性能，且鋰離子在石墨片層間的插入和脫插會導致石墨片層體積的膨脹和收縮，進而造成石墨的粉化，最終造成不可逆的容量損失并降低其循環壽命。
技術實現思路
1、鑒于此，本申請提供了一種碳基復合負極材料及其制備方法，該制備方法通過采用粒徑較小的難以直接使用的工業廢料石油焦尾粉作為原料制備得到氧化程度較高的兩親性炭材料，再采用該兩親性炭材料對石墨進行包覆改性，制得的碳基復合負極材料的兩親性炭材料包覆層均勻，具有高容量、電位平臺低等優點的同時，又與電解液具有良好的兼容性，具有優異的快充性能和循環性能。且該制備方法簡單、原料廉價易得，制備過程中不需要使用有機溶劑，綠色環保，適合大規模工業化生產。
2、本申請第一方向提供了一種碳基復合負極材料的制備方法，包括：
3、以石油焦尾粉為原料采用混酸法制備兩親性炭材料；將所述兩親性炭材料溶解，與石墨依次進行混捏、熱處理，得到碳基復合負極材料前驅體；
4、將所述碳基復合負極材料前驅體進行碳化處理，得到碳基復合負極材料。
5、本申請實施方式中，所述石油焦尾
6、本申請實施方式中，所述石油焦尾粉的比表面積為20m2/g-50m2/g。
7、本申請實施方式中，所述石墨的粒徑d50為7μm-15μm。
8、本申請實施方式中，所述兩親性炭材料的粒徑d50為5μm-8μm。
9、本申請實施方式中，所述兩親性炭材料的質量為所述石墨質量的1.5％-3％。
10、本申請實施方式中，所述濃硫酸的體積占所述濃硫酸與所述濃硝酸的體積之和的70％-90％。
11、本申請實施方式中，所述以石油焦尾粉為原料采用混酸法制備兩親性炭材料包括以下步驟：
12、將石油焦尾粉與濃硫酸混合后，逐滴加入濃硝酸，進行第一混合處理，洗滌干燥后得到兩親性炭材料前驅體；
13、將所述兩親性炭材料前驅體溶解至氫氧化鈉溶液中，繼續進行第二混合處理，沉降后收集上層液體，得到兩親性炭材料前驅體溶液；
14、向所述兩親性炭材料前驅體溶液中加入鹽酸溶液，洗滌干燥后得到兩親性炭材料。
15、本申請實施方式中，所述濃硫酸的濃度為96％-99％，所述濃硝酸的濃度為65％-68％，所述石油焦尾粉與所述濃硫酸和所述濃硝酸的混合溶液的固液比為1g:(0.5ml-10ml)。
16、本申請實施方式中，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.5mol/l-1.5mol/l；所述鹽酸溶液的濃度為0.5mol/l-1.5mol/l。
17、本申請實施方式中，所述混捏的時間為1h-2h，所述混捏在常溫下進行。
18、本申請實施方式中，所述熱處理為兩段式熱處理；所述兩段式熱處理的第一段熱處理的溫度為200℃-250℃，時間為2h-3h；所述兩段式熱處理的第二段熱處理的溫度為500℃-550℃，時間為1h-2h。
19、本申請實施方式中，所述混捏后還包括干燥，所述干燥的溫度為150℃-180℃，所述干燥的時間為2h-3h。
20、本申請實施方式中，所述碳化處理的溫度為1000℃-1200℃，所述碳化處理的時間為6h-8h。
21、本申請實施方式中，所述石墨包括預氧化石墨，所述預氧化石墨由天然石墨經過預氧化處理得到。
22、本申請第二方面提供了一種第一方面提供的制備方法制得的碳基復合負極材料，所述碳基復合負極材料為核殼結構，包括石墨內核以及包覆在所述石墨內核表面的兩親性炭材料包覆層。
23、本申請實施方式中，所述碳基復合負極材料的粒徑d50為10μm-20μm。
24、本申請實施方式中，所述碳基復合負極材料的比表面積為1m2/g-2m2/g。
25、本申請第三方面提供了一種電池負極，包括集流體以及負載在所述集流體上的負極活性層，所述負極活性層包括如第一方面所述的制備方法制得的碳基復合負極材料或由本申請第二方面所述的碳基復合負極材料。
26、本申請第四方面提供了一種電池，所述電池包括正極、負極以及位于正極與負極之間的隔膜和電解液，所述負極包括如第三方面所述的電池負極。
27、本申請第五方面提供了一種用電設備，所述用電設備包括如第四方面所述的電池。
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1.一種碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述石油焦尾粉的粒徑D50小于或等于5μm；所述石油焦尾粉的比表面積為20m2/g-50m2/g。
3.如權利要求1或2所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述兩親性炭材料的質量為所述石墨質量的1.5％-3％。
4.如權利要求1-3任一項所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述以石油焦尾粉為原料采用混酸法制備兩親性炭材料包括以下步驟：
5.如權利要求1-4任一項所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述混捏在常溫下進行，混捏的時間為1h-2h；
6.如權利要求1-4任一項所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述熱處理為兩段式熱處理；所述兩段式熱處理的第一段熱處理的溫度為200℃-250℃，時間為2h-3h；所述兩段式熱處理的第二段熱處理的溫度為500℃-550℃，時間為1h-2h。
7.如權利要求1-4任一項所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所
8.如權利要求1-7任一項所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述石墨包括預氧化石墨，所述預氧化石墨由石墨經過預氧化處理得到。
9.一種如權利要求1-8任一項所述的制備方法制得的碳基復合負極材料，其特征在于，所述碳基復合負極材料為核殼結構，包括石墨內核以及包覆在所述石墨內核表面的兩親性炭材料包覆層，所述包覆層存在由碳層搭建成三維納米孔隙。
10.一種如權利要求9所述的碳基復合負極材料，其特征在于，所述碳基復合負極材料的粒徑D50為10μm-20μm；和/或，所述碳基復合負極材料的比表面積為1m2/g-2m2/g。
11.一種電池負極，其特征在于，包括集流體以及負載在所述集流體上的負極活性層，所述負極活性層包括如權利要求1-8任一項所述的制備方法制得的碳基復合負極材料或由如權利要求9-10任一項所述的碳基復合負極材料。
12.一種電池，其特征在于，所述電池包括正極、負極、以及位于所述正極與所述負極之間的隔膜和電解液，所述負極包括如權利要求11所述的電池負極。
13.一種用電設備，其特征在于，所述用電設備包括如權利要求12所述的電池。
...【技術特征摘要】
1.一種碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述石油焦尾粉的粒徑d50小于或等于5μm；所述石油焦尾粉的比表面積為20m2/g-50m2/g。
3.如權利要求1或2所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述兩親性炭材料的質量為所述石墨質量的1.5％-3％。
4.如權利要求1-3任一項所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述以石油焦尾粉為原料采用混酸法制備兩親性炭材料包括以下步驟：
5.如權利要求1-4任一項所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述混捏在常溫下進行，混捏的時間為1h-2h；
6.如權利要求1-4任一項所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述熱處理為兩段式熱處理；所述兩段式熱處理的第一段熱處理的溫度為200℃-250℃，時間為2h-3h；所述兩段式熱處理的第二段熱處理的溫度為500℃-550℃，時間為1h-2h。
7.如權利要求1-4任一項所述的碳基復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述碳化處理的溫度為1000℃-1200℃，所述碳化處理...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許文靜，徐薇，王志勇，
申請(專利權)人：湖南中科星城石墨有限公司，
類型：發明
國別省市：
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